小五郎帶著小蘭和柯南來到“黃昏別館”，途中還偶遇了同是偵探的千間降代，當他們到達之后才發現，此次受邀前來的茂木遙史、大上祝善、槍田郁美和白馬探都是名偵探，而在這棟別墅內隨處可見陳年的血跡。在晚宴上，本以為能一睹這位別墅主人尊容的各位偵探卻掃興的發現，他居然頭戴面罩，并且還阻斷了所有道路，要求偵探們在這棟孤立無援的別墅內幫他尋找寶藏。

正當少年偵探團在西多摩郡龍神山游玩之時，突然從山上墜落一輛汽車。雖然看似事故，在柯南的提示下警方判斷這個事件不是事故而是謀殺。光彥偷偷的從事故現場拿到寫著暗語的紙條。從寫著暗號的紙片入手，光彥，步美，元太3人一起來到了暗號所指示的地點，在這里他們發現了大量被盜的車輛和先前謀殺案的兇手。

柯南、小蘭和小五郎回家的路上，看到一間公寓里有人發生了爭吵，正準備上前阻止時，一位老人說這種爭吵已成家常便飯，不用理會。然而，第二天居然在這間公寓里發現了尸體，就在小五郎懊悔沒能救人時，事務所突然沖進了一位叫中本的年輕人，他聲稱自己是無辜的，雖然昨晚看似自己和死者在一起發生了爭吵，可這根本就是死者所演的獨角戲，隨后小五郎又找到了能證明他清白的錄音帶，本以為一切塵埃落定，柯南卻發現了其中的蹊蹺。

小五郎繼續參加預定開始的連句會。句會中八木澤因現場遺落的自己的物品而作為嫌疑犯被捕。聯句中柯南發現連句中隱藏的信息，推理出犯人但最終“沉睡的小五郎”揭穿犯人的不在場證明。原來犯人在連句的時候變寫下了挑釁的“自白”連句。而不在場證據也因為隱藏在灌木叢下的攝像機而失效。而證據便是犯人的鞋子。

宇佐美過去曾殺害過被害者的孩子。而喝醉酒的宇佐美對事件記憶不清，這樣為案件辯護的英理看來沒有勝望。小五郎雖是想證明宇佐美的不在場證明，卻作為檢察官方面的證人出庭。對疑點懷有疑問的柯南讓小五郎作為辯護方證人再次出庭，進行了新的推理最終指出了犯人的真實身份。美真治的嫌疑終被洗清。